基于5G和雾计算的智能家居系统的讨论与研究

石嘉皓

摘 要 文章介绍了智能家居的研究背景，分析了目前智能家居的现状及存在的问题。从5G，雾计算，智能安防技术出发，分析了这些技术如何与智能家居结合。从智能化、自动化、人性化方面出发，对现有的智能家居进行分析，提出新型智能家居的方案。以期对未来智能家居的发展起到一定的引导和推动作用。

关键词 雾计算;5G技术;智能家居;智能安防

引言

（1）研究背景及意义：智能家居使用无线通信技术，把各种信息传输设备、家用电器、家用安防设备连接用户的手机或其他终端设备并进行集中监控、管理，尽可能减少能耗，节约资源，使家居中的设施与住宅环境保持协调，为用户提供更加优质、舒适，更加人性化的家庭环境。在数据大量产生的今天及未来，云计算的延时将不再能够满足用户的需要，而雾计算的推出正好解决了这一难题，雾计算通过设置众多分散的中心节点，不需要将数据传到中央服务器，大大增加了处理速度，减少了传输的延时，符合未来用户的需要。

（2）目前智能家居的问题：隐私一直以来都是用户最为重视但又很难得到解决的问题。目前，隐私仍然是智能家居一个经常出现的弊端，因为智能家居到处都有摄像头，并且已经接入互联网，因此任何人都有可能入侵网络，导致隐私权受到侵害。高延迟是另一个存在的问题，处于网络使用高峰期的时候，会因为网络用量大，导致智能家居与终端之间的连接缓慢甚至卡顿，极大的影响用户使用体验。现代社会更倡导健康运动的生活方式，用手机控制智能家居系统会导致久坐不动的生活方式。使用者可以通过智能家居完成大部分事情，这严重限制了已经懒惰的人群的身体活动。所以有必要对智能家居系统的使用和设计进行更全面的考虑[1]。

1研究内容

智能家居作为物联网的一部分和人们的生活息息相关，是 人们感受物聯网最直接的方式。通过智能家居系统，人们将充分感受到物联网革命带给人们的方便、快捷与智能化。

1.1 通过5G连接使自动化控制系统、网络系统和通信技术一体化

5G技术相比于过去的4G网络，5G将拥有更快的速度，更低的延迟和更多的连接设备。在4G时代，设备以低功耗模式串联，以不同的方式交换信息。存在传输延迟较高和带宽不够等问题，会导致不能同时运行多个设备，而网络信号会因为穿墙能力弱和房屋空间较大而难以覆盖整个家庭空间，难以满足智能家居网络的要求。目前所使用的4G与Zigbee结合的技术虽然具有较高的稳定性，但国内技术对其开源程度不高，必然也存在着不少的缺点，例如目前国内Zigbee技术主要采用了ISM频段中的2.5G频率，其衍射能力较差，穿墙力弱。低功耗传输是该技术的优点，但也有着低传输速率的缺点。随着5G的迅速发展，网络切片技术也有了巨大改善，这项技术可能给Zigbee技术带来很大的改变，把5G的低延迟与Zigbee的多节点的优点结合起来，可以解决低传输率的缺点，大大提高通信的效率和稳定性[2]。

1.2 雾计算和智能家居的结合

雾计算起初是由美国纽约哥伦比亚大学的斯特尔弗教授提出，后来美国的思科公司把雾计算重新定义和应用，成为一种面向物联网的分布式计算基础设施。它使用户能够在本地分析和管理数据，从而通过连接以获得即时答复。云计算是以运营商服务，公有云为主的，雾计算是以个人云，私有云，企业云等为主。云计算把数据全部传到云端，通过云端的大型计算机运算再传给用户，它的计算能力强，但是存在延迟较高的问题。相比于云计算，雾计算支持实时互动，有更低的时延，还能大大减少云端的计算压力，降低能耗。

雾计算能识别更加靠近网络边缘的分布式计算基础设施，它使处于边缘的小型的设备可以在本地运行计算并立即做出决策，在网络连接断开时，也可以使物联网设备继续运行，提高了恢复能力。因为没有把数据上传到云端，只在独立对网络系统中进行与算，能防止将敏感数据传输到外面，提高了安全性[3]。

1.3 5G如何与智能安防设备进行结合，增加系统的安全性

5G技术的发展使得智能家居中引入人工智能和大数据成为可能，智慧安防在传统安防的基础上引入了人工智能和大数据分析，而与雾计算结合不需要把画面上传到云端，直接在设备中实现只能判断，提高了判断的速度，并能及时通知用户。

所有设备通过网络连接，网络的安全性和稳定性是重中之重，通过增加备用的网络系统能提高网络的稳定性。在网络中断时发送最后记录的画面到用户，使用户提高警惕。

1.4 通过记忆学习功能提供更人性化的设定

智能家居是以住宅为核心载体，将设备的自动控制技术、物联网技术、人工智能技术等为基础，将安防系统，照明系统，智能家居和智能娱乐设备有机结合 ，给用户提供一个舒适、便捷、安全的智能家居环境。智能家居的人性化研究是在研究智能干预生活的边界，找到适合不同用户的对智能设备对自己生活的干预程度的要求，这需要对用户的行为做深入的分析，还包括用户的思维、心理和情感分析等等。在充分了解用户之后，才可能对用户日常的行为做出合理的分析，从中寻找出用户的真正需求，并在用户手动控制之前实现自动化控制。这需要每个设备记录并分析用户的使用习惯，通过雾计算在各个设备之间共享用户的数据，分析用户的使用习惯，给予用户实时反馈，并不断根据用户的使用习惯改变设定[4]。

2结束语

随着互联网技术，通信技术的发展，智能化将会是未来的发展趋势，智能家居将逐渐成为越来越多的家庭的标配。越来越多的电子设备将会对储存和传输形成巨大的考验，雾计算的发展为将来各个终端之间的互联提供支持。本文对基于5G和雾计算的智能家居系统的讨论与研究，分析了5G技术和雾计算的特点，提出了适合新时代的智能家居的方案。基于5G技术和雾计算，人工智能的新型智能家居具有传统智能家居所不具备的智能化、自动化、人性化的新特征，是未来发展的趋势。

参考文献

[1] 龚皓.对5G时代下Zigbee构建智能家居的探析[J].电脑知识与技术，2019（27）：26-27.

[2] 包依勤.基于物联网技术的智能家居系统的研究与探讨[J].物联网技术，2013（7）：38-41.

[3] 佚名.5G+智慧安防必然会结合[J].https：//www.sohu.com/a/290945119_99912026，2019-1-23.

[4] 马晓艺.智能家居的人性化设计研究[D].北京：北方工业大学，2019.